干貨| 豐田燃料電池系統(tǒng)全球?qū)＠夹g布局詳解

2020-05-19 11:31

豐田汽車作為燃料電池車先進技術的代表，其燃料電池車已經(jīng)歷經(jīng)3代技術研發(fā)，并首次推出了量產(chǎn)并在全球出售的燃料電池車。其專利申請量占據(jù)全球第一。從燃料電池產(chǎn)業(yè)專利布局技術發(fā)展歷程來看，豐田最早于1922年開始進行燃料電池汽車技術的研發(fā)，1993年開始申請相關專利，到2014年開始可以量產(chǎn)氫燃料電池汽車Mirai，此過程歷經(jīng)22年，期間還發(fā)布了多款概念車和氫燃料電池混合動力汽車。豐田在氫燃料電池系統(tǒng)技術各個領域均有專利布局，技術非常全面。

豐田氫燃料電池系統(tǒng)全球?qū)＠暾埵疽鈭D

從圖中可以看出，豐田在2007年左右氫燃料電池領域的專利申請量達到頂峰，這也可以推測出豐田是在2007年左右在氫燃料電車技術領域開始取得許多重大突破，核心關鍵技術開始掌握，為后來的氫燃料電池汽車的量產(chǎn)奠定了重要基礎。進一步分析可發(fā)現(xiàn)，2014年在豐田推出量產(chǎn)車時，豐田的專利技術布局絕大部分已經(jīng)完成，核心技術領域的專利申請布局達到世界先進水平。此時專利申請量達到了5315件，占據(jù)總申請量的84％，而截至2019年總共申請了6317件。雖然在2014年后的專利申請在2017年達到了416件，但主要集中在控制系統(tǒng)和電堆系統(tǒng)等領域，是解決實際應用中發(fā)現(xiàn)的問題而申請的。

對比國內(nèi)，此時我們正在準備開始實施鋰電領域的十城千輛工程（2009年開始實施），并在燃料電池領域開始有所布局，但是真正能做氫燃料電池領域的機構少之又少，直至如今，我們還需要在氫燃料電池的關鍵技術（如膜，催化劑及電堆，控制等領域）取得真正實質(zhì)性突破。

豐田氫燃料電池系統(tǒng)主要關鍵技術領域全球?qū)＠暾埵疽鈭D

研判豐田氫燃料電池系統(tǒng)在具體關鍵技術申請專利發(fā)現(xiàn)，豐田在電堆領域的催化劑，質(zhì)子交換膜，擴散層和雙極板，其他等總共申請專利占據(jù)總量的54％。而這幾個技術點正是電堆系統(tǒng)的核心技術領域，并在控制系統(tǒng)和密封技術上同樣有較多的專利申請量，同樣這也是在2007年左右完成布局的。往后看，豐田的專利技術布局主要集中在控制系統(tǒng)等領域，這主要是因為在解決了核心材料等技術問題后，氫燃料電池車的集成控制技術成為了當前主要問題，并基本在2017年之前完成了主要的技術布局。從2014年到2017年，歷經(jīng)了3年的后期技術領域完善。

豐田專利申請主要共同申請人

技術分支

共同申請人

密封等其他零部件

愛信精機株式會社

催化劑

株式會社科特拉

控制系統(tǒng)

愛信精機株式會社，株式會社電裝雙極板

日新制鋼株式會社

擴散層

愛信精機株式會社

此外，從豐田專利共同申請人來看，豐田在密封等其他零部件、催化劑方面與日本本土相關領域的強企業(yè)有密切相關的合作，核心技術都是來自于日本本土企業(yè)。豐田作為日本氫燃料電池汽車成功量產(chǎn)的典范，其與本土上下游企業(yè)的密切合作模式值得我國相關領域企業(yè)借鑒。

值得一提的是，在密封零部件方面，愛信精機株式會社與豐田合作研發(fā)共同申請專利數(shù)量最多。愛信精機株式會社是一家全球?qū)I(yè)從事汽車零配件公司，其中豐田擁有該公司22．2％的股份，也是Mirai 燃料電池系統(tǒng)零部件主要供應商。在催化劑方面，株式會社科特拉與豐田的合作較為緊密。株式會社科特拉成立于1967 年，為全球客戶提供凈化空氣和水的觸媒和活性炭產(chǎn)品，在混合動力車、汽柴油車等汽車尾氣凈化用觸媒方面，該公司技術領先。在控制系統(tǒng)方面，除了愛信精機，還有株式會社電裝與豐田合作緊密。株式會社電裝是全球頂級汽車零部件及系統(tǒng)供應商，成立于1949 年，在環(huán)境保護、發(fā)動機管理、車身電子產(chǎn)品、駕駛控制與安全、信息和通訊等領域，成為全球主要整車生產(chǎn)商的合作伙伴。電裝為日本燃料電池汽車Mirai 燃料電池系統(tǒng)開發(fā)了冷卻系統(tǒng)中的散熱器、水泵、加氫系統(tǒng)中的氫罐等。在雙極板和擴散層方面，除了愛信精機株式會社，豐田與日新制鋼株式會社也有共同申請。日新制鋼株式會社日本著名的鋼鐵企業(yè)，在金屬雙極板技術領域與豐田展開了6 項合作申請。

總結(jié)：豐田已構建全產(chǎn)業(yè)鏈，技術領先，技術路線明確。特別是豐田與本土上下游企業(yè)密切合作的經(jīng)驗值得我國企業(yè)借鑒。總的來說，豐田在氫燃料電池汽車全領域內(nèi)同時進行研發(fā)布局，在氫燃料電池汽車的自主產(chǎn)業(yè)化布局早，周期長，實力強，對外形成了一定的技術壁壘。